Ungewöhnliche Partikel schaffen riesige Materiewelle

Exotischen subatomaren Teilchen genannt Exzitonen wurden gefangen und gekühlt bis zu dem Punkt, dass sie eine riesige Welle der Materie, Physiker Bericht gebildet.

Exzitonen existieren in Materialien genannt Halbleiter, die einen bestimmten Bereich der elektrischen Leitfähigkeit haben, die sie für moderne Elektronik unerlässlich macht. Wenn Licht auf einem Halbleiter gerichtet ist, kann es rauswerfen ein Elektron aus einem Atom, erstellen einen gebundenen Zustand zwischen dem "Loch", das was übrig bleibt und das freistehende Elektron, ein Exziton genannt.

Jetzt haben Forscher Exzitonen bis zu dem Punkt abgekühlt, eine Einheit, einem kondensierten Zustand nennt man ein Exziton Kondensat bilden. Und zum ersten Mal haben die Wissenschaftler diesen Zustand in eine Falle in einem Labor erstellt.

"Kondensation in einer Falle wichtig, denn es eine Gelegenheit bietet, ein Kondensat zu kontrollieren," sagte Forschung Teamleiter Leonid Butov von der University of California, San Diego, LiveScience. "Dies ist eine leistungsfähige Möglichkeit, die Eigenschaften von diesem Zustand der Materie zu studieren."

Exzitonen existieren in der Natur – sie sind integraler Bestandteil der Photosynthese, zum Beispiel – aber die besondere Art, hier manipuliert ist selten, und könnte möglicherweise nützlich für Anwendungen wie Solarenergie und superschnelle computing. [Grafik: kleinsten Teilchen der Natur erklärt]

"Es ist interessant Physik", sagte Butov. "Es ist grundlegende Eigenschaften von Licht und Materie."

Nach der Theorie der Quantenmechanik sind alle Partikel auch Wellen. Einzelne Partikel haben ihre eigenen Wellenlängen und Phasen, und sie sind in der Regel nicht synchronisiert. Jedoch wenn Partikel unterhalb einer kritischen Temperatur abgekühlt sind, beginnen ihre Wellen entsprechen, damit sie alle in die gleiche Phase sind und die gleiche Wellenlänge haben; Dies nennt man ein Kondensat.

"Sie fügen viele kleine Wellen und sie bilden eine riesige Materiewelle" beschriebenen Butov.

Wenn Partikel in Form von Kondensat sind, haben oft spezielle Eigenschaften, z. B. Suprafluidität – die Fähigkeit, als Flüssigkeit reibungslos fließen. Es gibt einige Hinweise darauf, dass das Exziton Kondensat der Forscher geschaffen auch diese Eigenschaft hat, aber weitere Studien erforderlich sind, um dies zu bestätigen.

Um das Exziton Kondensat zu erstellen, mussten Butov und seine Kollegen die Exzitonen zu entspannen, nachdem sie gebildet wurden, aber bevor sie eine Chance, zu normalen Atome rekombinieren hatten. Um dies zu tun, verwendeten die Forscher Schichten von Legierungen von Gallium, Arsen und Aluminium im Inneren des Halbleiters, um die verdrängt Elektronen aus ihren Löchern zu trennen.

Sie gekühlt dann den Halbleiter auf eine Temperatur von etwa 50 Milli-Kelvin, nur einen Bruchteil von einem Grad über dem absoluten Nullpunkt.

Die Forschung war in einer Publikation, die vor kurzem in der Fachzeitschrift Nano Letters detailliert.

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